多能源乘用车总装工艺设计实践探索.pdf

512023年第04期当前汽车行业面临技术重塑、产业变革、模式创新及脱碳挑战等多重环境，燃油、插混、增程、纯电动和氢能源等多种动力能源百花齐放的局面将会持续一段时间。汽车产业是资本密集、技术密集、人才密集的长坡厚雪的大赛道，企业需找准自身定位，选准动力能源发展路径，并努力建立他人不可逾越的护城河。车企应进一步提升自身战略的灵活度，从“坚定执行战略的唯一最优解”，到识别并持续追踪监控能对组织发展产生重大影响的因素，结合市场环境和内部运营情况，充分把握市场并做好风险管控，基于具体事实情况灵活调整动力路线策略。总装工艺需根据企业动力路线战略进行工艺设计。总装工厂能源工艺平台兼容性2022 年我国电动汽车销量大幅增长，插混路线异军突起，新能源市场渗透率已超过 20%。根据波士顿咨询公司的预测，2025 年纯电动汽车将占全球销量的 20%，乘用车动力能源多元化，各能源占比持续调整，总装生产工厂需灵活应对复杂多变的形势，满足市场需求。1.总装工厂能源工艺平台划分由于历史原因、企业发展整体战略、各基地生产产品定位不同，总装工厂按车型动力能源平台分为表 1 中 1 4 的专线生产及 5 7 的混线生产。专线生产工厂生产效率相对较高，工装设备投入少，生产线工时平衡性好，产线设备及物流占地面积小。但当新动力路线产品导入专线生产工厂时，前期未预留差异较大动力车型兼容性时，改造难度较高，设备投入相对较大，甚至需较长时间停线改造。混线生产工厂柔性化程度高，最大限度适应多种动力类型，规划时充分考虑解决瓶颈工序的对策，满足快速导入新产品或转产老产品满足市场需求。但前期建设周期长，投资较大，产线结构相对复杂，产线占地面积较大，部分工位工时平衡性差造成工时浪费。多能源乘用车总装工艺设计实践探索本文基于国内某乘用车多能源车型总装投产的工艺设计实践探索，并结合国内外乘用车总装工艺设计前沿趋势，重点介绍多能源车型在总装动力平台兼容性、生产通过性及可装配性三大领域的实践探索，为设计出多能源乘用车精益、高效的装配工艺方案提供参考。广州汽车集团股份有限公司 卢俊康序号兼容动力类型代表工厂说明1纯电动蔚来/小鹏/广汽埃安1.造车新势力，专注于纯电动细分领域 2.传统主机厂下子公司，专注于纯电动车型2增程式电动理想常州工厂1.造车新势力，专注于增程细分领域2.后续可能拓展到其他动力能源产品线3燃油车/混合动力传统主机厂燃油/混合动力工厂1.传统主机厂产能统一调配只生产燃油车/混合动力车；2.某些主机工厂无新能源生产需求4氢燃料电池广汽试制线目前国内市场多为示范性需求，一般小型专线生产 5纯电动+插电混动比亚迪深圳坪山工厂放弃纯燃油车路线，专注电动化车型 6燃油车+纯电动广汽传祺杭州工厂传统主机厂，前期规划或后期改造后可兼容燃油和纯电7燃油车+纯电动+插电混动 奔驰辛德芬根 56 号工厂高度柔性化产线，符合动力能源渐进化发展原则表1 总装工厂类型（按车型动力能源平台划分）48-56 总装.indd 512023/6/26 17:24:4052 2023年第04期ASSEMBLY总装2.总装工厂动力平台兼容性分析根据产品大的总成模块结构差异造成的装配工位和工时差异，分为表 2 的四大类型。产品导入工厂时，首先对产品工艺结构与工厂能源平台类型进行判断。一般意义上，工厂能生产对应产品动力工艺结构类型时，改动量相对较小。还需按照细分平台化工艺约束，进行技术和经济性详细评估。如埃安纯电车型平台，前悬分为麦弗逊或双叉臂，不同类型导入时需切换前悬合车托盘库，改造量相对较大。生产通过性评估通过产品与工厂工艺约束校核，进行宏观层面技术和经济性评估。硬点约束是指工厂改造费用较高、改造周期较长的约束。非硬点约束是指付出一定改造代价可以满足产品装配需求的约束。1.工艺硬点约束评估首先，将产品长、宽、高及轴距等参数与产线兼容最大/最小范围进行校核。如车型超出工位节距要求时，部分工位操作困难，产线难以改造。工位节距长度=最长的车身长度+1 m+0.1 m 的柔性化预留。如图 1 前端模块安装时，工位节距如果较短，前端模块用机械手安装时操作困难。其次，校核载具输送系统的通用性，将产品与 PBS 滑撬、内饰线滑板（或滑撬/AGV）、底盘线吊具及后内饰滑板（或板链/AGV）的主输送线载具进行匹配、校核。主要存在 BEV 车型电池大遮挡物流孔，PHEV 车型排气管或电池遮挡物流孔。图 2为某主机厂吊具，通过X向滑移，Y向销托结合及Z向翻转避让等方式提升输送系统兼容性。再次，对重心进行校核。校核重心距离装配支点是否在安全范围内，主要是内饰、外装滑板行李舱作业是否翘起和升降机移载安全性。最后，对产线承重进行校核，纯电动车型电池质量普遍为 500 800 kg，如早期燃油车工厂底盘线产线承重普遍不满足纯电车型质量，改造费用高，停线时间长。2.非硬点工艺约束评估非硬点工艺约束，通过较低代价产品优化或产线改造及人工调配能满足产品导入需求。如某工厂原来只能生产普通全景天窗车型，通过导入天幕自动涂胶/装配工作站，满足天幕配置产品需求。可装配性评估可装配性就是产品及其装配元件（零件或子装配体）容易装配的能力和特性。表2 产品工艺结构类型（按核心装配模块分）序号类型说明1燃油、混动混动增加电池及高压线束2插混&增程比燃油车多电池系统/温控/电源3纯电动电池下车体占比最大化，中部平板4氢燃料电堆/FDCDC/电池/氢罐四大模块图 1 前端模块安装处工位长度图 2 某主机厂柔性支撑系统（下转第56页）工位长度48-56 总装.indd 522023/6/26 17:24:4156 2023年第04期ASSEMBLY总装结语随着汽车生产工厂智能化水平的不断升级，新物流配送设备的引导必须考虑到与原物流配送系统之间的兼容性，满足数据交互能力要求，要从规划阶段分析现有工厂的设备接入能力以及新物流配送设备的兼容能力，从方案可行性、可靠性及成本投入等多个层面进行分析，选择适用现场的集成方案，从而保证工厂智能化水平的稳步提升。表3 总装工厂装配品质评价序号类型说明1错漏装插件无防错、水管/左右件无标识2一致性无防转、无定位、无工装保证3外伤如升降机压侧裙板、饰件漆面划伤4外观如无底涂标识漏底涂，或间隙不匀5松动工艺技术要求未明确或难装到位1.装配技术性评价重点评估是否有必要的工装、设备保证装配是合理、可行的。如某工厂总装产线首次导入鸥翼门装配，装配方案中需对车门装配机械手是否便于抓取、密封条装配工具易于操作、铰链装配位置可达、工装定位可靠、装配完成后检测可及、后期易于维护拆卸等全流程进行评估。如图3 所示，某主机厂利用 VR 技术，虚拟验证装配工具及工装装配空间，对装配人机视野及姿态、负荷进行评估。2.装配经济性评价保证质量的前提下应尽可能降低装配成本从而降低总的生产成本。产品端主要考虑产品的平台化、模块化、通用化。如产品设计时多车型共用工装、部分零件自定位、模块集成、力矩规整优化。产线端提升工装设备柔性化水平及装配效率，工时最大化平衡。3.装配品质评价影响总装装配品质的类型见表 3。总结电动化已成为汽车行业公认的技术趋势和未来方向，但乘用车动力能源多元化是近年来主旋律。在波涛汹涌的转型浪潮里，围绕企业的中长期发展战略，科学谋划绘就总装工艺设计蓝图，凝心聚智助力精益高效生产。本文介绍先行者的经验和教训，从而为推动高质量的乘用车总装工艺设计提供参考和借鉴。图 3 某主机厂 VR 虚拟工艺装配验证（上接第52页）图 5 博图组态及编程48-56 总装.indd 562023/6/26 17:24:42